Komponentenarchitektur für verteilte Systeme

An der Fachhochschule Hamburg fuhren wir in der Informatik seit einigen Semestern das Projekt „SEVERS - Software-Engineering für die Versicherungswirtschaft“ im Ausbildungskontext durch. Nach Betrachtung der im Rahmen des GDV (Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft) formulierten Versicherungs- Anwendungs-Architektur (VAA) entstand im Projekt eine eigene SEVERSAnwendungsarchitektur, die einige softwaretechnische Probleme der VAA vermeidet. Folgende Hauptziele wurden verfolgt: • Information-Hiding als zentrales Konstruktionsprinzip, • Verifizierbare und zertifizierbare Komponenten, • Entwurf einer Migrationsstrategie, • Verwendung aktueller Entwicklungsmethoden und Technologien für neue Komponenten. In diesem Beitrag wird die SEVERS-Architektur kurz vorgestellt und es werden einige Fragen diskutiert, die mit der Anwendungsentwicklung verteilter, komponentenbasierter Anwendungen und mit der Einbettung solcher Systeme in Informationsmärkte zu tun haben. Die Versicherungswirtschaft liefert für die hier geschilderte Architekturentwicklung den Anlaß und den ersten Anwendungskontext. Die vorgestellte Architektur ist aber übertragbar auf andere, ähnlich gelagerte Anwendungsfelder und damit Konferenz, GeNeMe 1998, Neue Medien, Web 2.0, E-Learningverallgemeinerbar

Informationsfusion für verteilte Systeme

Dieser Beitrag befasst sich mit modellbasierten Methoden zur Vermessung verteilter physikalischer Phänomene. Diese Methoden zeichnen sich durch eine systematische Behandlung stochastischer Unsicherheiten aus, so dass neben der Rekonstruktion der vollständigen Wahrscheinlichkeitsdichte der relevanten Grössen aus einer geringen Anzahl von zeit-, orts- und wertdiskreten Messungen auch die Generierung optimaler Messsequenzen möglich ist. Es wird dargestellt, wie eine Beschreibung für ein verteilt-parametrisches System in Form einer partiellen Differentialgleichung, welche einen unendlich-dimensionalen Zustandsraum beschreibt, in eine konzentriert-parametrische Form konvertiert wird. Diese kann als Grundlage für den Entwurf klassischer Schätzer, wie z.B. des Kalman Filters, dienen. Ferner wird eine Methode zur Sensoreinsatzplanung vorgestellt, mit der eine optimale Sequenz von Messparametern bestimmt werden kann, um mit einem minimalen Messaufwand die Unsicherheit auf ein gewünschtes Maß zu reduzieren. Die Anwendung dieser Methoden wird an zwei Beispielen, einer Temperaturverteilung und der Verformung einer Führungsschiene, demonstriert. Zusätzlich werden die Herausforderungen bei der Behandlung nichtlinearer Systeme und die Probleme bei der dezentralen Verarbeitung, wie sie typischerweise beim Einsatz von Sensornetzwerken auftreten, diskutiert

Verteilte Zustandsschätzung nichtlinearer Systeme

This thesis presents the combination of the Unscented Kalman Filter with decentralisation, distribution, and fusion techniques. First, the basics of optimal linear state estimation are presented. Besides a focus on practical implications, the non-linear Unscented Kalman Filter is derived. It serves many advantages over other non-linear extensions of the basic algorithm. The similarities of both are shown. Next, decentralisation and distribution techniques for the linear filter are presented and due to the common structure adapted to the unscented filter. Thus, the Distributed And Decentralised Unscented Kalman Filter is derived. To successfully implement those filters the distribution of the global system dynamics is essential. The presented method consists of a partitioning of this global model. Direct states are described by their differential equations. Added states get no dynamics. The observability of non-linear filters and their application to decentralised and distributed cases is discussed. The empirical Gramian observability matrices pose the best possibilities for practical usage. The application of these methodologies is shown for two systems with various conditions. A system of three coupled tanks is used for distributed application. A system of multiple laser trackers is used for both decentralised and distributed application. In its decentralised form the filter yields identical estimation in all nodes. The decentralised form imposes an order reduction of the local systems. Thus, the global state vector is never estimated completely. Besides those applications both a complete loss of one sensor unit and a reconfiguration of the filter network are simulated. The network inherently imposes a robustness against disturbances. Online adaptations of the network topology are possible, as well. The reduction of system orders lead to a reduced need of computational time per node.Die Arbeit handelt von der Kombination des Unscented Kalman-Filters mit den Methoden der Dezentralisierung, Verteilung und Fusion. Zu Anfang werden die allgemeinen Grundlagen der optimalen Zustandsschätzung für das lineare Filter hergeleitet. Aus diesen Betrachtungen, die auch mit Blick auf die praktische Umsetzbarkeit geführt werden, wird dann das Unscented Kalman-Filter beschrieben, welches gegenüber anderen nichtlinearen Erweiterungen deutliche Vorteile bietet. Die Gemeinsamkeiten beider Filterstrukturen werden herausgearbeitet. In der Folge werden zunächst die Dezentralisierung und Verteilung des linearen Filters präsentiert. Auf Grund der Ähnlichkeiten der beiden Filter können diese dann erfolgreich übertragen werden, so dass das Verteilte Und Dezentrale Unscented Kalman-Filter präsentiert werden kann. Zum erfolgreichen Einsatz dieser Methoden ist eine Verteilung eines globalen, nichtlinearen Systemmodells notwendig. Das vorgestellte Verfahren beruht auf einer Partitionierung des Systems. Für direkte Zustände werden die Differentialgleichungen formuliert. Für weitere Zustände wird eine Modellierung ohne eigene Dynamik vorgenommen. Der Frage der Beobachtbarkeit für nichtlineare Filter und deren dezentrale und verteilte Anwendung wird ebenfalls nachgegangen. Es wird gezeigt, dass die Benutzung der empirischen Gramschen Beobachtbarkeitsmatrix für den praktischen Einsatz besonders gut geeignet ist. Die Anwendung dieser Konzepte erfolgt auf zwei Systemen mit unterschiedlichen Voraussetzungen. An einem Dreitanksystem wird das verteilte Filter gezeigt. Danach folgt der Einsatz in einem Multilasertrackersystem. Dieses wird sowohl dezentral als auch verteilt benutzt. Der dezentrale Einsatz des Filters zeigt, dass in allen Filterknoten die Schätzungen miteinander übereinstimmen. Bei der verteilten Schätzung wird durch die damit verbundene Ordnungsreduktion erreicht, dass in den einzelnen Knoten nie der gesamte globale Zustandsvektor geschätzt werden muss. Neben diesen Ansätzen werden auch der Ausfall von Messeinrichtungen und die Umkonfiguration des Systems simuliert. Durch das Filternetzwerk entsteht ein gegenüber Störungen robuster Beobachter. Ebenso können zur Laufzeit Anpassungen der Topologie vorgenommen werden. Die durch die Verteilung entstehende Ordnungsreduktion schlägt sich in einem verringerten Rechenbedarf pro Knoten nieder

Annual Report 1999 / Department for Computer Science

Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1999.Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1999

Workflow Management mit kooperativen Softwaresystemen:State of the Art und Problemabriß

Ausgehend von den Forderungen nach Markt- und Kundenorientierung, organisatorischer Reaktionsschnelligkeit, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit wird derzeit in Wissenschaft und Praxis mit Hochdruck an der Entwicklung neuer organisatorischer Konzepte gearbeitet.In diesem Zusammenhang ist auch häufig von Workflow-Management-Systemen die Rede. Diese sind angetreten, um Geschäftsprozesse in einer Organisation aktiv und durch den Einsatz von Rechnertechnologie zu unterstützen. In dieser Arbeit wird zunächst der aktuelle Stand der Kunst zur Modellierung von Geschäftsprozessen einer kritischen Betrachtung unterzogen. Dabei zeigt sich, daß die Strukturierbarkeit von Aufgaben und die Komplexität der Vorgangserzeugung zwei für den Entwurf von Workflow-Management-Systemen wesentliche, diesen jedoch in unterschiedlicher Weise beeinflussende Kriterien sind. Betrachtet man nun allerdings moderne dezentralisierte Organisationen, dann stellt man rasch fest, daß die dort gegebenen Anforderungen insbesondere an die Modellierung und Steuerung von Geschäftsprozessen weit über das hinausgehen, was Workflow-Management-Systeme konventioneller Technologie leisten können. Hier bieten jedoch die in der Verteilten Künstlichen Intelligenz entwickelten Konzepte erfolgversprechende Lösungsansätze. Die Arbeit zeigt auf, wie diese zur Koordination von Geschäftsprozessen genutzt und so zur Flexibilisierung der informationstechnischen Unterstützung von Geschäftsprozessen eingesetzt werden können.<br